Comment mesurer des paramètres de turbulence expérimentalement?

Lors de l'exécution de simulations CFD avec turbulence activée, il est souvent nécessaire de spécifier des paramètres d'entrée tels que l'intensité de la turbulence, le rapport de viscosité turbulente et / ou l'échelle de longueur turbulente. Si ces paramètres sont déjà connus pour une expérience donnée, je n'ai aucun problème à valider les données expérimentales.

Mais je suis curieux de savoir comment ces paramètres sont mesurés expérimentalement. Comment puis-je mesurer directement l'énergie cinétique turbulente et la viscosité turbulente à partir d'une seule expérience? En raison du caractère aléatoire inhérent à la turbulence, aurais-je besoin de nombreuses expériences répétées pour la mesurer ou cela peut-il être fait en une seule expérience?

Comment cela se fait-il généralement dans la pratique? Sachant qu'il existe un compromis entre précision et coût, quelle technique de mesure à faible coût serait peu intrusive pour le flux global tout en offrant une précision de l'ordre de grandeur avec le plus petit nombre d'expériences répétées?

Une méthode consiste à utiliser un anémomètre à fil chaud. Ceci (environ 50 pages, ignorant les éléments spécifiques au produit à la fin) est une bonne lecture.

En principe, un anémomètre à fil chaud est simplement un fil métallique (souvent un fil de tungstène revêtu de platine d'un diamètre de quelques micromètres), traversé par un courant électrique. Le taux de perte de chaleur du fil dépend de la vitesse d'écoulement de l'air sur celui-ci, et la résistance du fil change avec la température.

Un moyen simple d’utiliser la sonde consiste à fournir une tension constante ou un courant constant et à mesurer le changement de résistance électrique. Une méthode plus courante consiste à utiliser un circuit électrique avec une boucle de rétroaction qui tente de maintenir la résistance du fil (et donc sa température) constante. La puissance électrique fournie au fil en fonction du temps est alors égale à la quantité de refroidissement provenant du flux d'air, qui peut être convertie en vitesse d'écoulement en fonction du temps.

Les sondes à fil chaud sont physiquement petites (la longueur du "fil chaud" est de l'ordre de 1 ou 2 mm) et, en raison de leur faible inertie thermique, elles peuvent mesurer à des fréquences inférieures ou égales à 10 kHz afin de résoudre les caractéristiques à courte échéance de turbulences. couler.